中国现代教育装备
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 实验室建设  
药物动力学单室模型血管外给药的教学实验设计
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-10-22 16:39:52
  [导读]采用抽滤瓶和T型管设计了药物动力学单室模型血管外给药模拟实验的教学仪器,并通过实验数据对所设计的装置进行验证。结果表明所用仪器组装方便,价廉易得,重复性好。由实验数据计算得出的药动学参数与理论值相符合,学生通过实验能够更直观地理解单室模型血管外给药的原理,掌握药动学数据的处理方法及有关参数的计算,取得了良好的教学效果。

  药物动力学(简称药动学)是药学院校本科生的必修课之一,主要研究药物在体内的量变规律,为新药筛选、剂型设计、制剂评价及临床合理用药等提供重要的科学依据[1-3]。本课程和高等数学、生理学、药理学等学科在内容上交叉渗透、相互补充,课程内容深奥难懂,因此实验教学显得尤为重要[4]。该课程的实验教学是学生巩固课堂所学理论知识,增加学习兴趣,培养创新意识和提高新药研发能力的必要手段[5-6]。其实验教学的目的是使学生掌握药动学的基本理论,培养实验操作能力和发现问题、解决问题的能力,提高学生的综合素质,为此各高校也在不断探讨该课程的教学改革,适时增加和调整实验教学内容[7-10]。

  单室模型是药动学隔室模型中最基本的一种模型,即认为药物进入体循环后,迅速分布到全身的组织和器官,并且在血液、体液及组织液之间迅速达到平衡[11]。血管外给药(如口服给药)是常见的给药方式,与血管内给药(如静注和静滴)不同的是它存在一个吸收过程,因此药动学参数的计算更加复杂。为使学生更好地理解隔室模型这一抽象概念,掌握单室模型血管外给药参数的计算方法,本文在前期静脉注射模拟实验的基础上[12],设计了单室模型血管外给药的模拟实验,可以直观地向学生展示药物在体内的变化过程,通过实验使学生能够掌握有关药动学参数的计算方法。

  1 仪器与试药

  2 实验装置

  3 实验方法

  4 实验结果

  5 讨论

  第一,血管外给药有一个吸收过程,即药物从给药部位释放,透过生物膜进入血循环。本实验设计之初使用透析袋装载药物溶液,模拟药物透膜吸收,但透析袋的孔径太小,药物透膜速度很慢,实验需要时间过长,不适合在实验课教学中使用。此后改为使用密封塑料袋装载药物溶液,在袋上扎一小孔,可以加速药物释放,但将塑料袋放入抽滤瓶后容易受到挤压,导致药物溶液流出,影响实验结果。最终本实验使用塑料滴管装载药物溶液,在滴管底部用细针(如针灸针)扎孔,既可以缩短实验时间,又能保证放置过程中药物溶液不被挤出,实验结果准确,实验过程具有可重复性。需要注意的是针孔要尽可能小,否则药物释放太快,来不及测定吸收相浓度;不要将滴管固定在靠近抽滤瓶侧口的位置,以免因搅拌不均匀影响药物浓度测定。

  第二,抽滤瓶的侧口处连接T型管,模拟药物的肾排泄和非肾排泄。调整T型管两端的高度,可以调节溶液流出的速度,模拟不同的排泄状态。当T型管两端高度相等时,溶液从两端的流出速度相同,可以模拟肾排泄速度和非肾排泄速度相等的情况;当T型管的一端稍高于另一端时,则溶液从一端流出速度较快,可以模拟肾排泄,而另一端流出速度较慢,可以模拟非肾排泄;当T型管一端显著高于另一端时,则只有一侧管有液体流出,另一侧管无液体流出,可以模拟只有肾排泄,没有非肾排泄的情况(如本实验即为这种情况)。

  第三,血药浓度测定的取样时间需要合理设计。在达峰前的吸收相,取样频率应较为密集,取样间隔应较短,以避免错过峰浓度,并能够获得足够数据便于用残数法计算吸收速率常数ka;在药物达到峰浓度后的消除相,取样间隔可以适当延长。应保证有足够长的实验时间,让大部分药物都能消除,保证利用药时曲线末段数据求得的消除速率常数k的准确性。

  第四,残数法又称削去法或剩余法。当血药浓度—时间曲线由多项指数式表示时,均可采用残数法求出各指数项的参数,这在单室模型血管外给药和双室模型中应用普遍。有文献记载还可用其他方法进行计算,如基于正弦余弦算法、利用MatLab软件编程等求算口服给药的药动学参数[14-15]。在实验课教学中,教师可以对学习能力强的学生加以引导,使他们在掌握课本知识的基础上,查阅文献,探寻新的药动学参数计算方法,培养学生的创新能力,为以后从事相关的临床药学实践工作和科研工作奠定坚实的基础。

  参考文献

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  [3] 梁健钦,李世杰,黎芳,等.《生物药剂学与药物动力学》实验教学改革的几点思路[J].大众科技,2018,20(11):76-78.

  [4] 侯盼盼,殷田田.医学院校实验课程改革实践—以《生物药剂学与药物动力学》课程为例[J].科学咨询,2019(43):8-9.

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  [6] 何伟,尹莉芳.基于创新能力提升的生物药剂学与药物动力学实验教学改革[J].药学教育,2015,34(8):485-487.

  [7] 储晓琴,王茜,桂双英,等.《生物药剂学与药物动力学》实验教学优化[J].牡丹江医学院学报,2019,40(4):159-162.

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  [9] 张文丽,刘建平.以能力培养为导向的生物药剂学实验教学改革[J].药学研究,2018,37(6):368-372.

  [10] 夏宏军.葛晓群.多层次药物动力学实验项目的安排与思考[J].基础医学教育,2018,20(3):199-202.

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  [13] 曹德英,蒋烨.药学实验与技术(下册)(第1版)[M].石家庄:河北科技出版社,2013:741.

  [14] 赵磊,施心陵,杨利鹏,等.口服给药二房室模型吸收和消除速率常数与血药浓度关系的仿真研究[J].生物医学工程研究,2012,31(3):143-147.

  [15] 雍龙泉,赵有丽.基于正弦余弦算法的口服给药血药浓度仿真研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2020,34(3):244-248.

赵凯悦 张哲铭 何朝星 王晓晖 杜青 河北医科大学药学院


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